Natürlich Lüften auch im Krankenhaus? Vorbild Klimahaus Bremerhaven 8 Ost

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Viktoria Kohler
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1 Natürlich Lüften auch im Krankenhaus? Vorbild Klimahaus Bremerhaven 8 Ost Green Hospitals, November 2010 AKG Vortragsreihe auf der Medica, Düsseldorf Wolfgang Kessling, Transsolar, München

2 Klimahaus Bremerhaven 8 Ost

3 Übersicht Zonierung der verschiedenen Klimabereiche +9,20 PERSPEKTIVEN ELEMENTE REISE Zentrale Erschließung Elemente Perspektiven sonst. Ausstellung Restaurant / Shop Zentrale Verkehrsfläche Büro / Klasse Z51

Erschließung Elemente Perspektiven sonst.

4 Ziele des Energie- und Klimakonzeptes, Klimahaus Bremerhaven 8 Ost Klimaerfahrung ermöglichen: realistisch, überraschend, spektakulär Reduktion des Energieverbrauchs durch Anpassung der Gebäudestruktur Nutzung vorhandener Umweltenergien zum Kühlen und Heizen gute Frischluftqualität wirtschaftliche Gesamtversorgung Nutzung von Synergien im Versorgungsbedarf, Energieeffizienz, angepasste Technologien Technik verständlich zeigen Einsparung von Primärenergie und Reduktion von CO 2 Emissionen Vorbildcharakter statt green washing

Heizen gute Frischluftqualität wirtschaftliche Gesamtversorgung Nutzung von Synergien im Versorgungsbedarf, Energieeffizienz,

5 Konzeptansätze, Klimahaus Bremerhaven 8 Ost Integrale Planung zu ganzheitlichen Gebäudeoptimierung e1 Reduktion des Energiebedarfs Bauphysikalische optimierte Gebäudehülle Reduktion interner Wärmelasten leicht- und schwerspeichernde Bauweise entsprechend der thermischen Zonierung e2 Einsatz hocheffizienter Technologien Strahlungskühlung und -heizung Natürliche Lüftung für Frischluft und Kühlung Vermeidung mechanischer Kälte zur Klimatisierung Einsatz innovativer und effizienter Klimatechnologie (desiccant cooling technology, Absorptionstechnik) e3 Einsatz regenerativer Energien zur Substitution fossiler Energieträger und Reduktion von CO2 Emissionen Direkte geothermische Kühlung, direkte Kühlung mit Außenluft und Hybridkühlturm Gebäude Integrierte Photovoltaik, BIPV Zukauf von Ökostrom und Fernwärme aus Kraft-Wärme Kopplung aus Müllverbrennung

Kühlung Vermeidung mechanischer Kälte zur Klimatisierung Einsatz innovativer und effizienter Klimatechnologie (desiccant cooling technology, Absorptionstechnik) e3 Einsatz regenerativer Energien zur

6 Herausforderung REISE REISE

7 Schweiz - Hochgebirgsklima

8 Sardinien Mikroklimate 5 verschiedene Klimazonen

9 Niger - Dürre, Weite, Trockenheit, Hitze

10 Kamerun Regenwald - feuchte, warme Klimate

11 Kamerun - Regenwald bei Nacht

12 Schiffsreise Kamerun - Antarktis

13 Samoa Südsee - Regenwald - Korallenriffe

14 Klimazonen der REISE Temperatur [ C] TRY Bremerhafen Klimazonen: trocken-heiß feucht-warm mediterran mitteleuropäisch arktisch Komfortbereich Bremerhaven Test Referenz Jahr Wassergehalt [g/kg]

15 Analyse und Reduktion des Energiebedarfs

16 Jahres-Energiebedarf 600 Jahresprofil Wärme- und Kältebedarf 500 Leistung [kw] Stunde im Jahr

17 Strombedarf, Stand % 8% 22% 68% Charakterisierung Energiebedarf: Es besteht ganzjährig Bedarf an Kühlenergie. Äußere (solare) Wärmelasten sind gering. Die internen Wärmelasten aus dem Ausstellungsbetrieb dominieren den Kühlenergiebedarf. Kunstlicht + Medien (65 W/m²) RLT (Zu- / Abluft) RLT (Umluft) Kältemaschinen Herausforderung für Klimaengineering: Wie kann ein nachhaltiges Konzept für das Klimahaus aussehen?

Die internen Wärmelasten aus dem Ausstellungsbetrieb dominieren den Kühlenergiebedarf.

18 Klimakonzept ELEMENTE ELEMENTE

19 Detailuntersuchung ELEMENTE, Konzeptvarianten Zentrale Frischluftversorgung mit Zu - und Abluft Konventionelles Grundkonzept: - mechanische Lüftung - Kühldecke Kühldecke Umluftkühkung Kühldecke mechanische Frischluftversorgung der inneren Bereiche Natürliche Ablüftung zentraler Schacht (Wetterturm) Natürlich unterstütztes Klimakonzept: - natürlich Lüftung - freie Abluftführung - Bauteilaktivierung Bauteilaktivierung Natürliche Lüftung (NL) über Fassadenöffnungen, NLS

der inneren Bereiche Natürliche Ablüftung zentraler Schacht (Wetterturm) Natürlich unterstütztes Klimakonzept: -

20 Thermischer Komfort Thermische Behaglichkeit innovativer Klimakonzepte Unzufriedene Personen (PPD) in % Konventionelle Klimakonzepte mit Luftkonditionierung Thermische Behaglichkeit bei verschiedenen Temperaturen der Oberflächen im Raum Bürotätigkeit, Leichte Arbeitskleidung Keine Direktstrahlung, Luftgeschw. 0,15 m/s, abs. Luftfeuchte 11 g/kg Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD) nach Prof. O. Fanger innovative Klimakonzepte mit Kühlung aus regenerativen Quellen Oberflächentemperatur 26 C 25 C 24 C 23 C 22 C 21 C Lufttemperatur im Raum in C

Arbeitskleidung Keine Direktstrahlung, Luftgeschw. 0,15 m/s, abs. Luftfeuchte 11 g/kg Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD) nach Prof. O.

21 Außenlufttemperatur Bremerhaven TRY Bremerhaven Lufttemperatur [ C] Stunde im Jahr Maximum = 29.0 C

22 Statistik der Außentemperatur Hamburg Statistik der Außenlufttemperatur in der Betriebszeit DWD Messdaten Hamburg 1992 x-achsenwert entspricht oberer Bereichsgrenze Häufigkeit im Temperaturintervall [h] Nachheizung Umluftbeimischung Außenluft direkt Spitzenkühlung Betriebszustand der Lüftungsanlage Konzept Nutzung der günstigen Außenluftzustände als Kühlpotential Aktivierung der Gebäudemasse durch Lüftung und BTA

23 Detailuntersuchung ELEMENTE, Vergleich Jahres-Kühlenergie Energie [kwh/m²a] Freie Kühlung Betonkernakt Kühldecke mech. Lüftung Betonkernakt. mech. Lüftung Betonkernakt. mech. Lüftung Nachtluftspülung Kühlung Zuluft Kühldecke

24 Klimakonzept ELEMENTE, Sommer Rückkühlwerk Lüftungszentrale im Dach Abluft (mechanisch unterstützt) Kühldecke Lüftungsöffnungen (RWA) Bauteilaktivierung der Geschossdecken Integration: natürliche Lüftung über Entrauchungssystem Zuluft dezentral etagenweise über Fassade Lüftungsöffnungen Pfahlgründung als Energiepfähle

25 Direkte Geothermische Kühlung Gebäudeintegrierte Photovoltaik Energieversorgung

26 Nutzung oberflächennaher Geothermie: Funktionsprinzip Thermische Nutzung des Untergrundes Funktionsprinzip Oberflächennahe Geothermie: Erdsonden dienen Kühldecken an Nutzung des konstanten Temperaturniveaus der oberen Erdreichschichten zur Gebäudeklimatisierung Erdsonden dienen der direkten Vorerwärmung der Zuluft

27 Energiepfähle - Umsetzung Herbst 2005

28 Umsetzung Konzeptelemente, ELEMENTE

29 Gebäude Integrierte Photo Voltaik Gebäude Integrierte Photovoltaik zur Stromerzeugung und Verschattung Erneuerbare Stromproduktion: ca. 30 MWh/a Kompensation: ca. 150 kwh/m²a im Bereich der Chancen Ziel: 100% Deckung Konzept Erneuerbarer Strom aus Photo Voltaik muß einer klaren Nutzung gegenüberstehen!

30 CO2-Bilanz CO 2 -Bilanz - Gesamtemissionen aus dem Betrieb (Ausstellung, Klimatisierung): 235 t CO2 / a - Emissionen verursacht durch Anreise der Besucher: 2600 t CO2 / a CO 2 -Emissionen pro Besucher / Besuch - Betrieb des Klimahauses: 0,39 kg CO2 - Anfahrt (Mittelwert): 5,1 kg CO2 - Gesamt (Betrieb, Anfahrt, Essen): ca. 7 kg CO2 Zum Vergleich - Emissionen pro Person und Jahr (Deutschland): ca. 11 t CO2 / a - und Tag (Deutschland): ca. 30 kg CO2 / d

31 Zusammenfassung Integrale Planung Klima- und Energiekonzept Ganzheitliche Planung im Team mit dem Ziel die Einzelanforderungen zu optimieren Analyse und Reduktion der internen Wärmelasten Konsequente Nutzung der natürlichen Ressourcen des Standortes im Zusammenspiel mit dem Gebäude: Außenluftbedingungen begünstigen natürliche Lüftung Integration der thermisch nutzbaren Gebäudemasse Thermische Nutzung des Untergrundes Solarstrahlung Vollständig regenerative Kälteversorgung in den Bereichen Elemente, Perspektiven, Zentralbereich

32 Edutainment Center, Klimahaus Bremerhaven 8 Ost Bauherr: Bremerhavener Entwicklungsgesellschaft Alter/Neuer Hafen (BEAN) mbh & Co. KG, Bremerhaven Projektsteuerung: Städtische Wohnungsgesellschaft Bremerhaven mbh Betreiber: Klimahaus Betriebsgesellschaft mbh, Bremerhaven Realisierungsbetreuung und Ideenentwicklung: Petri & Tiemann GmbH, Freizeit und Edutainment, Bremen Laufzeit: 2003 bis 2009 Fertigstellung / Bezug: 06/2009 Bruttogeschoßfläche: m² Architekt: Klumpp Architekten, Bremen Architekt Ausführung: agn, Niederberghaus & Partner GmbH, Ibbenbüren Tragwerksplanung: ARGE Prof. Bellmer Ingenieurgruppe GmbH, Bremen Ausstellungsplaner: Kunstraum GfK, Hamburg Haustechnik (LP 3-9): Schmidt Reuter GmbH, Köln Planung Photovoltaikanlage: Baumgartner GmbH, Kippenheim KlimaEngineering: Transsolar Energietechnik GmbH, München, Wolfgang Kessling, Christian Oberdorf Auftraggeber / Förderung: Die Entwicklung des Energie und Klimakonzeptes erfolgte bis Phase 3 im Auftrag des Generalplaners und Bauherrn. Ab Phase 3 wurde die integrale Planung durch Petri und Tiemann mit Mitteln der Bundesstiftung Umwelt und der Bremer Energiekonsens zusätzlich unterstützt.

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